Πώς μετριούνται οι δυνάμεις;

Οι δυνάμεις μετριούνται χρησιμοποιώντας μια συσκευή που ονομάζεται Αισθητήρας Force ή μετατροπέας δύναμης . Δείτε πώς λειτουργεί:

Βασική αρχή:

Οι αισθητήρες δύναμης λειτουργούν μετατρέποντας τη δύναμη που εφαρμόζεται σε αυτούς σε μια μετρήσιμη ποσότητα, συνήθως ηλεκτρικά σήματα. Αυτή η μετατροπή βασίζεται στην αρχή ότι η δύναμη προκαλεί φυσική παραμόρφωση ή αλλαγή στον αισθητήρα, η οποία στη συνέχεια ανιχνεύεται και μετράται.

Κοινοί τύποι αισθητήρων δύναμης:

1. Αισθητήρες μετρητή τάσης: Αυτοί οι αισθητήρες χρησιμοποιούν την αρχή του piezoresistivity , όπου μια αλλαγή στην αντίσταση συμβαίνει σε ένα υλικό υπό πίεση. Όταν εφαρμόζεται μια δύναμη, ο μετρητής τάσης παραμορφώνεται, αλλάζοντας την αντίσταση του. Αυτή η αλλαγή αντίστασης μετράται και μετατρέπεται σε τιμή δύναμης.

2. Κύτταρα φόρτωσης: Αυτά είναι παρόμοια με τους αισθητήρες μετρητή στέλεχος, αλλά έχουν σχεδιαστεί για τη μέτρηση μεγαλύτερων δυνάμεων. Συνήθως αποτελούνται από πολλαπλά μετρητά τάσης που διατεταγμένα σε διαμόρφωση γέφυρας για υψηλότερη ευαισθησία και ακρίβεια.

3. πιεζοηλεκτρικοί αισθητήρες: Αυτοί οι αισθητήρες χρησιμοποιούν το πιεζοηλεκτρικό αποτέλεσμα, όπου ορισμένα υλικά παράγουν ηλεκτρικό φορτίο όταν υποβάλλονται σε μηχανική τάση (δύναμη). Το ποσό της παραγόμενης φόρτισης είναι ανάλογη προς την εφαρμοζόμενη δύναμη.

4. Αισθητήρες πίεσης: Αυτοί οι αισθητήρες μετρούν την πίεση που ασκείται από μια δύναμη που διανέμεται σε μια συγκεκριμένη περιοχή. Με τη μετατροπή της πίεσης σε ένα ηλεκτρικό σήμα, μετρούν έμμεσα τη δύναμη.

δύναμη μέτρησης:

1. Βαθμονόμηση: Οι αισθητήρες δύναμης πρέπει να βαθμονομηθούν σε σχέση με μια γνωστή πρότυπη δύναμη για να δημιουργηθεί μια σχέση μεταξύ της εξόδου του αισθητήρα και της πραγματικής δύναμης που εφαρμόζεται.

2. Απόκτηση δεδομένων: Τα ηλεκτρικά σήματα από τον αισθητήρα δύναμης συνήθως αποκτώνται από ένα σύστημα καταγραφής δεδομένων ή ένα σύστημα μέτρησης.

3. Επεξεργασία σήματος: Στη συνέχεια, τα αποκτηθέντα σήματα επεξεργάζονται για να τα μετατρέψουν σε σημαντικές τιμές δύναμης.

μονάδες δύναμης:

Η τυπική μονάδα δύναμης στο διεθνές σύστημα μονάδων (SI) είναι το Newton (n) . Άλλες κοινές μονάδες περιλαμβάνουν:

* λίβρα-force (LBF)

* Kilogram-Force (KGF)

* dyne (dyn)

Εφαρμογές:

Οι αισθητήρες δύναμης χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές, όπως:

* Βιομηχανικός αυτοματισμός: Οι δυνάμεις μέτρησης στις διαδικασίες παραγωγής, τη ρομποτική και τη διαχείριση υλικών.

* φάρμακο: Μέτρηση των μυϊκών δυνάμεων, των αρθρώσεων και της πίεσης στα εμφυτεύματα.

* Πολιτική μηχανική: Παρακολούθηση δομικών φορτίων σε κτίρια και γέφυρες.

* Αεροδιαστημική: Μέτρηση δυνάμεων ώθησης σε πυραύλους και κινητήρες.

* Έρευνα και Ανάπτυξη: Μελετώντας τις δυνάμεις σε διάφορα επιστημονικά πειράματα.

Σημαντικές εκτιμήσεις:

* Ακρίβεια και ευαισθησία: Η επιλογή του αισθητήρα δύναμης εξαρτάται από την απαιτούμενη ακρίβεια και ευαισθησία της μέτρησης.

* εύρος: Ο αισθητήρας πρέπει να έχει κατάλληλο εύρος μέτρησης για τις αναμενόμενες δυνάμεις.

* Περιβαλλοντικοί παράγοντες: Η θερμοκρασία, η υγρασία και άλλοι περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν την απόδοση του αισθητήρα.

Με την κατανόηση των αρχών της μέτρησης της δύναμης και των διαθέσιμων επιλογών αισθητήρα, μπορούμε να ποσοτικοποιήσουμε με ακρίβεια τις δυνάμεις σε διάφορες εφαρμογές.